Apostila Mecatronica final

Apostila Mecatronica final


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se multiplicam, formando uma rede cristalina.
As células unitárias formam um agregado de cristais irregulares, que são chamados de grãos.
Como endurecer o aço
Os processos de endurecimento do aço trouxeram grandes vantagens. Peças que são sub-
metidas a grandes esforços podem ser fabricadas de forma a se tornarem mais resistentes.
Existem várias técnicas de endurecimento.
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O que é têmpera
A têmpera é um processo bastante utilizado para aumentar a dureza do aço. É ideal para a
fabricação de ferramentas.
O processo é relativamente simples. O aço é aquecido em um forno a uma temperatura
acima da zona crítica. No caso do aço-carbono, a temperatura varia de 750°C a 900°C. A peça
precisa permanecer nessa temperatura até se transformar em austenita. Após ser aquecida, a peça
é retirada do forno e mergulhada em água, ocasionando um processo brusco de resfriamento, já
que a temperatura cai de 850°C para 20°C.
O segredo desse processo é que a austenita, ao ser resfriada bruscamente, se transforma
num novo constituinte do aço chamado martensita.
Ao aquecermos o aço acima da zona crítica, o carbono de cementita (Fe3C) acaba se dissol-
vendo em austenita. Entretanto, na temperatura ambiente, o mesmo carbono não se dissolve na
ferrita.
No resfriamento rápido em água, os átomos de carbono ficam presos no interior da austenita.
Desse modo, os átomos produzem considerável deformação no retículo da ferrita, dando tensão ao
material e aumentando sua dureza.
É importante notar que o resfriamento brusco causa um choque térmico. Nesse processo,
podem ocorrer danos sérios no metal. Dependendo da composição química do aço, é possível resfriá-
lo com outros elementos, ao invés de água. Pode-se usar óleo ou jato de ar, por exemplo. Dessa
forma o resfriamento é menos agressivo.
O que é revenimento?
Apesar de causar mudanças vantajosas no aço, como a elevação da dureza e da resistência
à tração, o processo de têmpera também pode causar efeitos indesejáveis. A resistência ao choque
e o alongamento podem ser reduzidas. Além disso, as tensões internas do aço pode ser aumenta-
das.
O revenimento é um processo aplicado após a têmpera. Sua finalidade é corrigir as tensões
internas e adequar o nível de dureza do aço.
Funciona da seguinte forma: depois da têmpera, a peça é introduzida em um aquecido a uma
temperatura abaixo da zona crítica, variando de 100°C a 700°C, dependendo da futura utilização
do aço. Após mais ou menos uma ou três horas, a peça é retirada do forno para ser resfriada.
O que são tratamentos isotérmicos?
VÉ possível acelerarmos a velocidade de esfriamento das transformações da austenita em
ferrita, cementita e perlita. Isso provoca um atraso no início da transformação da austenita, devido
à inércia própria de certos fenômenos físicos, mesmo que a temperatura esteja abaixo da zona
crítica.
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CONHECENDO OS DIFERENTES TRATAMENTO TERMOQUÍMICO
Muitas vezes, peças que são utilizadas em condições que provocam grande desgaste e redu-
zem a sua vida útil, apresentam pouca resistência porque não receberam um reforço de carbono
durante a fabricação do aço.
É possível submeter o aço a modificações parciais em sua composição química para melhorar
as propriedades de sua superfície. Essas modificações são obtidas por meio de tratamento
termoquímico.
Esse tratamento tem como objetivo principal aumentar a dureza e a resistência do material
ao desgaste de sua superfície e, ao mesmo tempo, manter o núcleo dúctil (macio) e tenaz.
O que é nitretação?
A nitretação é um processo termoquímico que eleva o nível de resistência do aço. Algumas
peças trabalham em condições em que são submetidas a níveis elevados de atrito, corrosão e calor.
Essas condições provocam um rápido desgaste. Isso acontece, por exemplo, com rotores. A nitretação
aumenta a resistência de peças com superfície de dureza elevada. Os aços mais indicados para
esse tratamento são os nitralloy steels, aços que contém cromo, alumínio, molibdênio e níquel. Em
geral, a nitretação costuma ser feita após o processo de têmpera e revenimento. Assim, as peças
nitretadas dispensam outros tratamentos térmicos. Isso garante um baixo nível de distorção ou
empenamento.
A nitretação pode ser feita em banho de sal ou a gás.
Nitretação em banho de sal
A nitretação pode ser realizada em meio líquido. Para isso, as peças são mergulhadas num
banho de sais fundidos, que são as fontes de nitrogênio. As peças permanecem no banho de duas ou
três horas numa temperatura que varia de 500°C a 580°C.
Nitretação a gás
A nitretação a gás é realizada a uma temperatura de 500°C a 530°C. O porcesso é
longo, podendo durar de quarenta a noventa horas. Nessa temperatura, a amônia (NH3) é
decomposta e o nitrogênio, na camada superficial da peça, atinge uma profundidade de até 0,8
mm.
A camada de superfície metálica passa a se constituir de nitretos de ferro, cromo, molibdênio,
níquel. Após o tempo de aquecimento no forno, as peças são retiradas e resfriadas ao ar.
O que é carbonitratação?
Nesse processo, a superfície do aço recebe porções de carbono e nitrogênio. O processo pode
ser realizado em fornos de banhos de sal ou de atmosfera controlada (a gás). O resultado é uma
maior dureza e resistência às superfíceis de aço.
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O processo dura em torno de duas horas. A peça é submetida a uma temperatura que pode
variar de 705°C a 900°C. Após o processo, as peças são resfriadas em água ou óleo. O resultado é
uma camada com espessura de 0,07 a 0,7 mm.
CEMENTAÇÃO
A cementação é um processo termoquímico no qual quantidades maiores de carbono são
inseridas em superfícies do aço com teores reduzidos de carbono. É um processo indicado para aços
- carbono ou aços-ligas com teor de carbono inferior a 0,25%. A cementação é capaz de aumentar
esse teor mais ou menos 1%. Isso confere uma dureza maior à superfície do aço, além de uma
maior tenacidade ao seu núcleo.
Peças fabricadas em aço com porcentagem média ou alta de carbono, e que vão sofrer
operações severas de dobramento, tendem a se trincar. Porém, caso elas sejam elaboradas com
aço de baixo carbono (SAE 1010) e, em seguida, conformadas e cementadas, obterão uma maior
resistência contra o risco de trincar.
Existem três tipos de cementação: líquida, Sólida e gasosa e
CEMENTAÇÃO LÍQUIDA - Processo que utiliza sais fundidos, ricos em
carbono, como os sais de cianeto e de carbonato. A temperatura deve
ser de 930°C a 950°C. Nessa temperatura, os sais se tornam líqui-
dos, pois se fundem por volta de 650°C.
CEMENTAÇÃO SÓLIDA - O processo consiste em colocar a peça em
uma caixa de aço contendo substâncias ricas em carbono, como car-
vão de lenha, carbono de cálcio, coque e óleo de linhaça. Em seguida,
a peça é levada ao forno, a uma temperatura em torno de 930°C,
durante o tempo necessário para obtenção da camada desejada. De-
pois, submete-se a peça à têmpera para que ela adquira dureza. O
tempo de permanência no forno pode variar de uma a trinta horas, e
a camada comentada varia de 0,3 mm a 2,0 mm.
CEMENTAÇÃO GASOSA - É considerado o processo de cementação
mais eficaz, porque permite cementar as peças com maior uniformi-
dade e com a economia de energia. Utiliza gás propano (gás de cozi-
nha) ou gás natural para a geração de carbono. A temperatura varia
de 850°C a 950°C. Após a cementação, o aço é temperado em óleo.
É importante lembrar que no processo de cementação, as peças ainda precisam, após passa-
rem por um pré-aquecimento a 400°C, ser mergulhadas em banho fundido. A função do
preaquecimento é a de eliminar água e evitar choque térmico. A peça deve ser resfriada em sal-
moura com 10 a 15% de cloreto de sódio (NaCl) ou em óleo de têmpera.
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COBRE
O cobre foi o primeiro